飞机无线示位标方案

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1、1.军事需求在08年汶川地震中一架军用直升机在执行任务过程中不幸失事，为了尽快找到失事直升机及机上人员，灾区军民展开了一场规模空前的“中国式拯救大兵瑞恩”行动。11天时间里，军地先后投入近10万人次、各类飞机和飞行器100多架次，展开地毯式立体搜救，由此付出的成本与代价是巨大的。那么，有没有高效的搜救方法能让搜救人员确切快速的知道失事地点，及时营救，同时增大幸存者的可能。基于此，我们力图设计一种无线电示位标，安装在飞机上，用于失事飞机的搜救。此示位标是独立的系统，以便在飞机失事后能继续工作，它能接收GPS信息，可

2、在激活与休眠两种状态间转换，当飞机正常运行时，示位标处于休眠状态，而当飞机失事时，由传感器触发使示位标进入激活状态，向外发送自己的GPS位置信息，以便搜救人员接收到信号后及时准确赶到。2.研究目标旨在设计一个安装在飞机上的体积小、重量轻、低成本、功率效率高，利用卫星导航系统确定自己位置并在飞机失事后自动触发向外界发送位置信息的航空位置追踪器，在这里称之为无线电示位标。要求此示位标独立于飞机上的其他导航系统及通信设备，能在飞机失事触发后独立工作数十小时，覆盖半径30km，以保证可靠高效的搜救。表1列出了示位标的参数

3、要求。频段920MHz或其他适宜频率电源电池供电（12或14V）持续供电10小时以上重量轻于1kg发射信号长度不高于160bits天线全向天线GPS接收器集成在示位标里发射功率1W发射速率1Mbps或其他适合速率误码率10-4调制非相干解调功率效率高表1系统指标1.研究内容图1展示了整个示位标系统各个部分组成框图。整个系统由应急示位标、无线信道和接收器三部分组成。其中，发射部分包括传感器模块、电源模块、GPS接收器、微控制器、调制器和RF放大器。传感器模块作为触发机制可以自行触发也可以手动触发和复位。电源模块用于

4、给ELT模块和传感器模块供电。微控制器是示位标系统的核心部件，其跟在GPS接收器后，用于处理GPS接收器接收到的信号，同时接收并判定传感器模块传送的触发信号，根据触发信号的性质决定系统处于休眠状态还是激活状态，以及处理后的GPS信息是否传送给调制器及放大器让其发送。接收部分由一个频率调制接收器及其后跟的解调器组成。安装在搜救直升机上或由搜救人员配备。图1示位标系统模块1.拟采取方法EquationChapter4Section4.14.1调制方式此处调制方式的选择主要考虑两个因素，一是无线信道，需要抗多径衰落性能

5、好，二是要尽可能发射远，功率效率高，即带外辐射小。GMSK和π/4DQPSK调制具有较强的抗多径衰落性能，带外功率辐射小等特点，适用无线信道，但后者存在±π的相位跳变，而GMSK是连续相位调制。由知，当相位不连续，有跳变时，其导数很大，致使频带变宽，出现带外辐射，为此我们选择一种连续相位的调制方式。在MSK、FSOQ、SFSK、IJ-OQPSK、TFM、GMSK几个连续相位调制中，GMSK可以调节BT的值来改变其滚降系数，当BT=∞时，相当于MSK，当BT=0.2时，与TFM相同，此时几乎无旁瓣。因此可以设定BT

6、的值来满足我们的功率效率要求，除功率利用率高外，GMSK还有很好的谱利用率，相干检测以及非相干检测对它都适用，通过采用非相干检测可以大大降低系统复杂性。另外，GMSK是恒包络调制，可以采用价格低且效率高的非线性放大器（比如C类）。基于此，拟采用GMSK的调制方式。它可看作MSK的衍生物，待发送的数据流先通过高斯预调制低通滤波器，然后再进行MSK调制。这种方法在使相位路径在MSK的基础上进一步平滑的同时，也引进了码间串扰，所幸的是当滤波器3dB带宽与码元宽度乘积BT大于0.5时并不严重。GMSK的预调制滤波器单位冲

7、击响应(0.1)传输函数(0.2)其中因子α与3dB带宽有关(0.3)由此可看出GMSK滤波器由B和基带码元宽度T完全决定，因此，通常用BT值来描述GMSK。图2即不同BT值下GMSK信号的功率谱密度仿真图。从图中可看出，随着BT值的增大，谱越来越紧凑，旁瓣滚降迅速增快，只不过由滤波器造成的误码率也在增加。研究显示由滤波引起的误码率在BT=0.5887时最小，故此处我们选BT=0.5。图2GMSK信号的功率谱GMSK信号可以由预调制滤波器出来的信号通过压控振荡器产生，也可以通过正交调制技术产生。考虑相位调制信号(

8、0.4)它可以表示为同相与正交信号两个分量(0.5)正交调制就是基于(4.5)式，有两片ROM分别存储同相分量I和正交分量Q，而后通过DAC和低通滤波器，如图3。图3GMSK数字调制器这种方式产生GMSK信号适用于超大规模集成电路，且每片ROM的内容容易修改，相位误差的累积最小。4.2触发机制传感器模块也是ELT系统的核心部件之一，它的主要作用是监测飞机的运行状况，能感知